一种带有撞刀保护机构的机床刀具连接器

1.本发明涉及机床设备技术领域，特别是涉及一种带有撞刀保护机构的机床刀具连接器。


背景技术：

2.刀头一般通过夹爪等装夹机构固定于机床的旋转机头上，通过刀头的旋转对工件进行加工，但是在加工过程中，往往会因为程序设计失误、工序设计失误、尺寸失误等情况，导致进刀量过度，进而导致刀头过度挤压工件或者刀头撞击机床机构，最终导致机构和刀具的损坏，因此需要安装刀具保护结构。
3.传统的刀具保护结构一般是采用电机的扭力感应，当反向力矩过大时，及时地刹停电机或者变速箱以保护刀头和设备；上述刀具保护结构虽然反应迅速，但是撞刀后，刀具与电机依旧属于刚性连接，挤压力依旧会传递给电机和变速箱，导致电机和变速箱旋转轴扭曲和损坏；而且刚性结构在撞击发生时，只能避免撞击的继续发生，并不能避免结构的损坏，局限性较大。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种带有撞刀保护机构的机床刀具连接器，它采用浮动连接结构，能避免刀具撞击或过刀时的结构损坏问题，解决电机刹停结构保护性有限的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种带有撞刀保护机构的机床刀具连接器，它包括前端的固定筒、固接于固定筒后端的连接筒和转动连接于连接筒外壁上的连接套，安装时所述连接套末端能够固定在机床上；
7.所述固定筒内通过浮动连接组件连接有刀头固定座，所述刀头固定座前端中央内嵌设置有刀头夹持座，所述刀头夹持座用于装夹刀具；
8.所述浮动连接组件包括用于压紧支撑刀头固定座的轴向浮动支撑机构和径向浮动支撑机构，所述轴向浮动支撑机构和径向浮动支撑机构能够使刀头固定座在受挤压时发生摆动偏移；
9.所述连接套内壁后端转动连接有动力输入机构，所述连接筒内壁后端设置有浮动离合机构，所述浮动离合机构与动力输入机构离合传接配合；
10.所述连接筒内壁前部同轴设置有万向球铰机构a，所述刀头固定座后端中央活动连接有顶杆，所述顶杆中部滑动连接于万向球铰机构a的摆动球内，所述刀头固定座发生摆动偏移时能够带动所述顶杆摆动；
11.所述顶杆后端部套设有万向球铰机构b，且顶杆端部固接于万向球铰机构b的摆动球内，所述顶杆摆动时能够带动万向球铰机构b前移以推动浮动离合机构，进而使浮动离合机构脱离动力输入机构以断开传动。
12.进一步，所述轴向浮动支撑机构包括设置于固定筒前端内壁上的多个环形浮动簧片，以及套接于刀头固定座外壁上并与各浮动簧片所对应的多个环形接触圈；
13.所述接触圈表面具有相对刀头固定座轴向倾斜的环形斜面，所述浮动簧片内圈端部与对应的接触圈环形斜面压紧接触。
14.进一步，所述固定筒内壁后端设置有延伸套，所述刀头固定座后端具有摆动套，所述摆动套套于延伸套外侧；
15.所述径向浮动支撑机构包括周向设置于摆动套套壁上的多个弹性伸缩件，以及周向设置在延伸套外壁上并与各弹性伸缩件对位相接的多个滑轨导向件。
16.进一步，所述弹性伸缩件包括贯穿设置于摆动套套壁上的伸缩滑套，螺纹连接于伸缩滑套内的预压块，滑动连接于伸缩滑套内的推块，以及设置在预压块与推块之间的支撑弹簧；
17.所述滑轨导向件包括设置于延伸套外壁上的滑动导轨以及滑动连接在滑动导轨内的滑块；
18.所述推块固接于对应的滑块上，所述滑动导轨沿径向布置且与对应的支撑弹簧相垂直，当刀头固定座偏移时，所述支撑弹簧能够伸缩，所述推块和滑块能够相对滑动导轨滑动。
19.进一步，所述万向球铰机构b外壁上套设有环状推动圈和位于推动圈前后两端的两个压紧圈，两个所述压紧圈用于压紧推动圈；
20.所述浮动离合机构包括套设于推动圈外侧的浮动套，固设于连接筒内壁上且位于浮动套前侧的环状抵持挡板，设置于浮动套前端面与抵持挡板后端面之间的推动弹簧，以及同轴连接于浮动套后端的动力传递盘；
21.所述连接筒内壁后端固设有多个滑动键槽，所述浮动套外壁前端具有匹配各滑动键槽的多个凸块，且每个所述凸块滑动卡接于对应的滑动键槽内，所述推动弹簧能够将浮动套向后推移以使动力传递盘与动力输入机构传接配合；
22.顶杆摆动时，所述推动圈能够跟随万向球铰机构b前移以推动所述浮动套沿滑动键槽滑动前移，进而使动力传递盘脱离动力输入机构。
23.进一步，所述浮动套前端内壁上具有直径比浮动套后端小的环状限位圈，所述限位圈后端成形有相对浮动套轴向倾斜的支撑斜面，所述推动圈前端成形有匹配支撑斜面的接触斜面，所述支撑斜面与接触斜面贴合。
24.进一步，所述动力输入机构包括转动连接在连接套内壁后端的动力输入盘，以及同轴固定在动力输入盘中部的动力输入轴。
25.进一步，所述动力传递盘后端面上周向阵列设置有若干凸起棱a，所述动力输入盘前端面上周向阵列设置有若干凸起棱b，所述凸起棱a与凸起棱b互相插接配合。
26.进一步，所述连接筒的后端面上设置有若干导向销钉，每个所述导向销钉端部具有限位挡块，所述动力传递盘上开设有对应各导向销钉的若干滑孔，所述动力传递盘通过各滑孔滑动套于各导向销钉上。
27.进一步，所述刀头固定座后端中央内嵌设置有接触块，所述接触块后端中央开设有球形的摆动凹槽，所述顶杆的前端成形有摆动球面，且摆动球面活动嵌于摆动凹槽内，当接触块偏移时，所述顶杆能够跟随摆动凹槽摆动。
28.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
29.1.本发明通过浮动连接组件安装刀头固定座，使得刀头在受到挤压过大时，可令刀头固定座发生摆动，通过摆动缓解作用来防止刀具受挤压而破损。
30.2.本发明采用顶杆与两个万向球铰机构的不同连接设计，通过刀头固定座与顶杆的活动连接，加上浮动离合机构和动力输入机构的离合传接配合，使得刀头固定座在受挤压发生摆动偏移时，能够带动顶杆摆动，再带动万向球铰机构b前移以推动浮动离合机构，进而使浮动离合机构脱离动力输入机构以断开传动，进一步保护了电机、变速箱等传动机构。
31.3.通过增设延伸套和摆动套可以将径向浮动支撑机构后移，通过横向空间的延伸来节省径向空间，进而降低传动结构的直径，以保证加工时的浮动自由度。
32.4.通过摆动球面和球形摆动凹槽结构配合，可以防止顶杆与刀头固定座之间发生相对滑动，进一步提升结构的精准度和灵敏度。
33.5.通过导向销钉的设置可以提升动力传递盘移动时的精确性和流畅度，同时也能保证运转时的动力传递强度。
34.6.弹性伸缩件采用伸缩滑套、推动弹簧、推块和预压块的配合，稳定性高，不容易发生偏移，同时预压块可以调节弹性伸缩的压紧度，以方便调节机构的灵敏度。
附图说明
35.图1为本发明的剖面示意图；
36.图2为本发明弹性伸缩件与滑轨导向件的结构示意图；
37.其中，1、固定筒；2、连接筒；3、刀头固定座；4、摆动套；5、延伸套；6、刀头夹持座；7、接触圈；8、浮动簧片；9、接触块；10、伸缩滑套；11、预压块；12、支撑弹簧；13、滑轨导向件；14、顶杆；15、摆动凹槽；16、万向球铰机构a；17、滑动键槽；18、浮动套；19、限位圈；20、万向球铰机构b；21、推动圈；22、压紧圈；23、动力传递盘；24、导向销钉；25、滑孔；26、凸起棱a；27、动力输入盘；28、凸起棱b；29、动力输入轴；30、连接套；31、推动弹簧；32.推块；33.抵持挡板。
具体实施方式
38.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
39.如图1、2所示，在本实施例中，提供一种带有撞刀保护机构的机床刀具连接器，它包含前端的固定筒1、固接于固定筒1后端的连接筒2和转动连接于连接筒2外壁上的连接套30，连接筒2直径小于固定筒1，连接套30直径等于固定筒1，且连接套30后端边缘向外侧成形延伸，在安装使用时可将连接套30末端固定在机床上。固定筒1内通过浮动连接组件连接有刀头固定座3，刀头固定座3前端中央开设有夹持孔槽，在夹持孔槽内安装设置有刀头夹持座6，使用时刀头夹持座6用于装夹刀具。其中浮动连接组件又具体包含轴向浮动支撑机构和径向浮动支撑机构，二者用于压紧支撑刀头固定座3，保证刀头固定座3稳定于固定筒1中央，在高速旋转时不会因为局部离心力而发生偏移，同时轴向浮动支撑机构和径向浮动支撑机构的设计能够使刀头固定座3在受挤压时发生摆动偏移，区别于传统的刚性连接，有
效保护了刀具。
40.本实施例中连接套30内壁后端转动连接有动力输入机构，为了避免电机和旋转轴等结构的扭曲损坏，在连接筒2内壁后端设置有浮动离合机构，浮动离合机构与动力输入机构采用离合传接配合，当二者接合时能够有效传递转动力。在连接筒2内壁前部同轴设置有万向球铰机构a16，刀头固定座3后端中央活动连接有顶杆14，顶杆14中部滑动连接于万向球铰机构a16的摆动球内，当刀头固定座3发生摆动偏移时能够带动顶杆14摆动，采用万向球铰机构a16的摆动球与顶杆14滑动连接，既能保证顶杆14的顺利摆动，又不会限制顶杆14的相对滑移。在顶杆14后端部套设有万向球铰机构b20，且顶杆14端部固接于万向球铰机构b20的摆动球内，采用万向球铰机构b20的摆动球与顶杆14端部固定连接，在不影响顶杆14摆动的同时，能够使顶杆14在摆动时顺利带动万向球铰机构b20前移以推动浮动离合机构，进而使浮动离合机构脱离动力输入机构以断开传动，从而有效保护了电机、变速箱等传动机构。
41.具体地，本实施例中的轴向浮动支撑机构由多个环形浮动簧片8和多个环形接触圈7所组成，本实施例中环形浮动簧片8和环形接触圈7数量均为四个，四个环形浮动簧片8沿轴向直线阵列设置于固定筒1前端内壁上，四个环形接触圈7沿轴向直线阵列套接于刀头固定座3外壁上并与四个浮动簧片8一一对应。同时每个接触圈7表面均具有一个相对刀头固定座3轴向倾斜的环形斜面，工作运转时每个浮动簧片8内圈端部与对应的接触圈7环形斜面压紧接触，以此保证刀头固定座3的稳定性，而当刀头固定座3受挤压偏移时，浮动簧片8会脱离接触圈7以保护刀具。
42.为了节省径向空间，降低传动结构的直径，进而保证加工时的浮动自由度，在本实施例的固定筒1内壁后端设置有延伸套5，刀头固定座3后端一体成形有摆动套4，摆动套4套于延伸套5外侧。径向浮动支撑机构具体由多个弹性伸缩件和多个滑轨导向件13所组成，本实施例中弹性伸缩件和滑轨导向件13均为八个，分为两组呈周向阵列分布，每组四个，其中每组四个弹性伸缩件周向阵列设置于摆动套4套壁上，每组四个滑轨导向件13周向阵列设置在延伸套5外壁上，每个滑轨导向件13与弹性伸缩件一一对位相接。
43.具体地，本实施例中的弹性伸缩件又包含伸缩滑套10、预压块11、推块32和支撑弹簧12，其中伸缩滑套10贯穿设置于摆动套4套壁上，预压块11螺纹连接于伸缩滑套10内，推块32滑动连接于伸缩滑套10内，支撑弹簧12设置在预压块11与推块32之间，上述弹性伸缩结构稳定性高，不容易发生偏移，通过预压块11可以调节弹性伸缩的压紧度，使机构更加灵敏。本实施例的滑轨导向件13具体包含设置于延伸套5外壁上的滑动导轨以及滑动连接在滑动导轨内的滑块，其中弹性伸缩件中的推块32固接于对应的滑块上，滑动导轨沿径向布置且与对应的支撑弹簧12相垂直，当刀头固定座3摆动偏移时，根据偏移的方位，各个位置的支撑弹簧12会伸长或被推块32压缩，且根据偏移方向一部分推块32会跟随滑块相对滑动导轨滑动，以此来保证刀头固定座3受力挤压时能够顺利摆动偏移，同时当恢复正常时弹性伸缩件能够回位形成压紧支撑。
44.具体地，本实施例中的顶杆14摆动能够带动万向球铰机构b20前移以推动浮动离合机构，进而使浮动离合机构脱离动力输入机构是这样实现的：在万向球铰机构b20外壁上套设有环状推动圈21，在推动圈21前后两端还设置有两个压紧圈22，两个压紧圈22螺纹套接在万向球铰机构b20外壁上，两个压紧圈22用于压紧推动圈21。浮动离合机构具体包含浮
动套18、抵持挡板33、推动弹簧31和动力传递盘23，其中浮动套18套设于推动圈21外侧，环状的抵持挡板33固设于连接筒2内壁上且位于浮动套18前侧，推动弹簧31设置于浮动套18前端面与抵持挡板33后端面之间，动力传递盘23同轴固接于浮动套18后端。另外在连接筒2后端内壁上周向阵列固设有多个滑动键槽17，浮动套18外壁前端具有匹配各滑动键槽17的多个凸块，且每个凸块滑动卡接于对应的滑动键槽17内，既能保证浮动套18顺利带动连接筒2转动，又能使浮动套18顺利滑动。正常工作状态下推动弹簧31能够将浮动套18向后推移以使动力传递盘23与动力输入机构传接配合，实现转动力的传递。当刀头固定座3摆动偏移时，顶杆14跟随摆动，推动圈21能够跟随万向球铰机构b20前移，进而推动浮动套18沿滑动键槽17滑动前移，使动力传递盘23脱离动力输入机构以断开传动，进一步保护传动机构。
45.具体地，为了保证推动圈21推动浮动套18时更加精确、流畅，不容易出现卡死，在本实施例的浮动套18前端内壁上一体成形有直径比浮动套18后端小的环状限位圈19，在限位圈19后端成形有相对浮动套18轴向倾斜的支撑斜面，在推动圈21前端成形有匹配支撑斜面的接触斜面，支撑斜面与接触斜面贴合，通过斜面贴合使推动时的接触面积更大，另外接触斜面的外径小于支撑斜面的外径，接触斜面的内径大于支撑斜面的内径，以防止结构脱离。
46.具体地，本实施例中的动力输入机构由转动连接在连接套30内壁后端的动力输入盘27和同轴固定在动力输入盘27中部的动力输入轴29构成，安装使用时，动力输入轴29接到机床的变速箱上。
47.本实施例中的离合传接配合方式是这样的，在动力传递盘23后端面上周向阵列设置有若干凸起棱a26，在动力输入盘27前端面上周向阵列设置有若干凸起棱b28，其中凸起棱a26与凸起棱b28互相插接配合，二者接合时即实现动力传递，分离时则断开传动。
48.为了提升动力传递盘23在移动时的精确性和流畅度，在本实施例的连接筒2的后端面上周向阵列设置有若干导向销钉24，每个导向销钉24端部都具有限位挡块，以防止动力传递盘23脱离，动力传递盘23上开设有对应各导向销钉24的若干滑孔25，动力传递盘23通过各滑孔25滑动套于各导向销钉24上。通过各导向销钉24的限位引导作用，使得动力传递盘23在滑移时更加准确，不易出现错位卡死，同时各导向销钉24增强了运转时的动力传递强度和一致性。
49.具体地，为了防止顶杆14与刀头固定座3之间发生相对滑动，在本实施例的刀头固定座3后端中央开设安装孔位，并在孔位内设置有接触块9，在接触块9后端中央开设有球形的摆动凹槽15，顶杆14的前端成形有摆动球面，且摆动球面活动嵌于摆动凹槽15内，当接触块9发生摆动偏移时，顶杆14能够跟随摆动凹槽15摆动。如此可以防止顶杆14与刀头固定座3之间发生相对滑动，进一步提升结构的精准度和灵敏度。
50.本实施例的整体工作原理如下：
51.使用时，首先将连接套30末端通过法兰固定到机床上，随后将动力输入轴29连接到机床的变速箱上，通过刀头固定座3上的刀头夹持座6将刀具装夹好。在工作运转时，动力传递盘23在推动弹簧31的推动下，被浮动套18压紧到动力输入盘27上，动力输入盘27上的凸起棱b28与动力传递盘23上的凸起棱a26互相咬合，动力输入轴29的转动力通过凸起棱a26与凸起棱b28的咬合进行传动；同时，刀头固定座3在各弹性伸缩件的支撑下保持于固定筒1的中部，配合接触圈7和浮动簧片8的压紧支撑，可以保证刀头固定座3在高速旋转时不
会因为局部离心力而发生偏移。当刀具发生过度挤压时，整个刀头固定座3会受到挤压，使得接触圈7与浮动簧片8之间发生脱离，同时也会压缩部分支撑弹簧12，使得部分推块32相对滑动，整个刀头固定座3相对固定筒1出现偏移，由此保护了刀具。随着刀头固定座3的摆动偏移，接触块9通过摆动凹槽15会带动顶杆14摆动，顶杆14摆动时透过万向球铰机构a16再带动万向球铰机构b20前移，万向球铰机构b20的推动圈21上的接触斜面挤压浮动套18前端的限位圈19上的支撑斜面，使得浮动套18相对连接筒2前移滑动，同时浮动套18会同步带动动力传递盘23前移，进而使动力传递盘23与动力输入盘27之间发生脱离，以断开传动来保护传动机构。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.以上的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。